پایان نامه ژئوفیزیک:بهبود مدل­سازی معکوس داده ­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس با تعیین مدل­اولیه مناسب و اعمال قید­های عمقی و هموارساز

دانلود متن کامل پایان نامه

دانشگاه شاهرود

دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک

گروه ژئوفیزیک

 

پایان نامه کارشناسی ارشد

 

 

بهبود مدل­سازی معکوس داده­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس با تعیین مدل­اولیه مناسب و اعمال قید­های عمقی و هموارساز

 

اکو علیپور

 

اساتید راهنما

دکترعلی نجاتی کلاته

دکتر علیرضا عرب امیری

 تیر 1394

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
چکیده
هدف از انجام این پایان نامه طراحی الگوریتمی برای مدل­سازی یک­بعدی داده ­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس است. طراحی چنین الگوریتمی مستلزم استفاده از ابزارهای ریاضی برای ارتباط داده ­های الکترومغناطیسی و مجهولات مسئله است. این مجهولات شامل مقاومت­ویژه و ضخامت لایه ­ها می­باشد. متأسفانه رابطه بین داده ­ها و پارامترهای مسئله کاملاً غیر­خطی است و هیچ رابطه مستقیمی برای تعیین پارامترهای مسئله وجود ندارد، از طرفی تفسیر این داده ­ها یا با بهره گرفتن از منحنی­های استاندارد به صورت دستی انجام می­ شود، که در تفسیر داده ­های هوابرد به دلیل حجم انبوه داده ­ها امکان­ پذیر نیست؛ یا با بهره گرفتن از الگوریتم­های وارون­سازی که بر اساس اصلاح مدل در هر تکرار و کم کردن خطای بین داده ­های برداشت شده و داده ­های پیش ­بینی شده در الگوریتم استوار هستند؛ قابل تفسیرند. مشکل اصلی این نوع الگوریتم­ها نیاز به یک مدل اولیه نزدیک به مدل واقعی است. پس برای طراحی چنین الگوریتمی ابتدا با مقایسه نتایج روش­های سریع و تقریبی داده ­های مدل مصنوعی، که مقاومت­ویژه ظاهری و عمق مرکزی متناظر با آن است، مدل اولیه­ا­ی بر اساس مقاومت­ویژه و ضخامت لایه­ی متناظر با آن تعیین می­ شود، سپس این مدل در الگوریتمی وارون­سازی بر پایه تصحیح مدل در تکرارهای متوالی به مدل نهایی همگرا خواهد شد.
در این تحقیق برای وارون­سازی داده ­ها از الگوریتمی مقید استفاده شده است. این الگوریتم با بهره گرفتن از قید هموارساز همگرایی به هموارترین مدل ممکن را تضمین می­ کند، سپس با بهره گرفتن از قید عمقی و محاسبه نسبت ضخامت لایه ­ها به عمق قرارگیری آنها همگراترین مدل عمقی به مدل نهایی حاصل می­ شود و در نهایت با بهره گرفتن از قید جانبی، که با بهره گرفتن از تفاضل نتایج قیدهای عمقی دو سونداژ مجاور به­دست می­آید؛ همگرایی مدل با در نظر گرفتن تغییرات جانبی حاصل می­ شود. لازم به ذکر است، اگر اطلاعات اولیه از لایه­بندی زمین مورد مطالعه و مقاومت­ویژه متناظر با آن در دسترس باشد، این اطلاعات با بهره گرفتن از قید اطلاعات اولیه به الگوریتم وارد می­ شود. با بهره گرفتن از مجموع این روش­ها برنامه­ای کاملاً اتوماتیک به منظور مدل­سازی داده ­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس در محیط نرم­افزار MATLAB تهیه شده است، که ورودی این برنامه داده ­ها و خروجی آن مدل لایه­ای مقاومت­ویژه است.
نتایج استفاده از الگوریتم وارون­سازی مقید روی داده ­های مدل مصنوعی حاوی درصدی نوفه تصادفی نشان می­دهد، که استفاده از قیدها در همگرایی به مدل نهایی بسیار مؤثر است و نسبت به الگوریتم­هایی چون مارکوارت- لونبرگ تضمین همگرایی بالاتری دارند. از طرفی نتایج این نوع مدل­سازی روی داده ­های مدل مصنوعی که تا حدی توجیه کننده پیچیدگی­های ساختمانی زمین است، نشان می­دهد که این نوع مدل­سازی می ­تواند اطلاعات مفیدی از پیچیدگی­های ساختارهای زیرسطحی نیز فراهم نماید.
در پایان به تفسیر داده ­های الکترومغناطیسی منطقه باریکا از استان آذرباییجان غربی، حوالی شهرستان سردشت پرداخته شده است و نتایج مربوط به مدل لایه­ای مقاومت­ویژه، با اطلاعات زمین­ شناسی و همچنین مشاهدات مربوط به پیچیدگی­های ساختاری و سطح  آب زیرزمینی در این منطقه مقایسه شده است که عملکرد مناسب این الگوریتم را در مدل­سازی داده ­های واقعی نیز تأیید می­ کند.
کلمات کلیدی: الکترومغناطیس هوابرد، مدل اولیه، وارون­سازی، قید هموارساز، قید عمقی و جانبی، باریکا، آذرباییجان غربی.
فهرست مطالب
فصل اول
١-١ مقدمه……………………………………………………………………………………2
1-2 سابقه موضوع……………………………………………………………………. 5
1-3 طرح مسئله و ضرورت تحقیق……………………………………………………………6
1-4 اهداف مطالعه و روش تحقیق……………………………………………………………8
1-5 ساختار پایان نامه …………………………………………………………………10
فصل دوم
2-1 روش­های هوابرد الکترومغناطیسی………………………………….………………. 14
2-2 روش الکترومغناطیسی هلیکوپتری. 14
2-2-1 قوانین پایه. 15
2-2-2 چینش پیچه­ها 16
2-2-3 سیستم­های الکترومغناطیس هوابرد با بال ثابت.. 17
2-2-4 مزایا و معایب روش هوابرد حوزه زمانی (TEM) 18
2-2-5 مزایا و معایب روش هلیکوپتری حوزه فرکانسی (FEM) 19
2-3 تئوری الکترومغناطیس.. 21
2-3-1 معادلات ماکسول. 21
2-3-2 معادلات شلکونوف.. 23
2-4 پاسخ­های میدان مغناطیسی. 24
2-4-1 چشمه VMD. 24
2-4-2 چشمه HMD. 26
2-5 القای الکترومغناطیسی. 26
2-6 پاسخ رسانای مدفون. ………….………………………………………………….31
2-7 رفتار میدان­های الکترومغناطیسی در محیط­های لایه­ای. 34
2-7-1 ضریب بازتاب امواج تخت در محیط­های لایه­ای. 34
2-8 معادله پیشرو الکترومغناطیس هوابرد. 36
2-8-1 حل عددی مدل­سازی پیشرو 39
فصل سوم
3-1 مقدمه.…………..…………………………………………………………………….42
3-2 فرمول­بندی مسائل وارون. 42
3-2-1 مسئله وارون خطی. 43
3-2-2 تخمین­های اندازه بردار خطا 44
3-3  راه حل کمترین مربعات برای مسائل وارون خطی. 46
3-4 حل مسائل غیرخطی و تبدیل آنها به مسائل خطی. 47
3-5 حل معادلات غیرخطی توسط الگوریتم مارکوارت- لونبرگ.…………………….……….49
3-5-1 روش گوس- نیوتن. 50
3-5-2 روش سریع­ترین کاهش یا روش شیب نزولی. 51
3-5-3 روش مارکوارت- لونبرگ.. 52
3-6 وارون­سازی داده ­های الکترومغناطیسی هوابرد حوزه فرکانس ……………………………55
3-6-1 روابط ریاضی وتعاریف مربوط به قیدها 56
3-6-2 وارون­سازی. 60
3-7 آشنایی بیشتر با روش وارون­سازی قیدی داده ­ها 64
فصل چهارم
4-1 مقدمه.…………………………..…………………………………………………….70
4-2 روش­های سریع تفسیر داده ­های الکترومغناطیسی. 71
4-2-1 فرمول­بندی پایه. 71
4-3 انتخاب روشی سریع برای تعیین مدل اولیه. 76
4-3-1 تعیین مقاومت­ویژه به روش فریزر 78
4-3-2 تعیین مقاومت­ویژه به روش ماندری. 81
4-3-3 تعیین مقاومت­ویژه به روش سیمون. 84
4-4 تحلیل نتایج به­دست آمده از مدل­های مصنوعی. 87
فصل پنجم
5-1 مقدمه….….…………………………………………………………………………..94
5-2 وارون­سازی داده ­های مصنوعی الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس.. 94
5-2-1 وارون­سازی مقید داده ­های مصنوعی استاندارد حاوی نوفه. 96
5-2-2 وارون­سازی مقید داده ­های مدل مصنوعی با پیچیدگی­های ساختمانی. 103
5-3 وارون­سازی مقید و تفسیر داده ­های هوابرد منطقه باریکا 107
5-3-1 پهنه­های برشی منطقه باریکا 107
5-3-2 گسل­ها 109
5-3-3 تحلیل نتایج مدل­سازی داده ­های باریکا 113
5-4 برنامه نگاشته شده برای تفسیر داده ­های الکترومغناطیسی هوابرد حوزه فرکانس…………..120
فصل ششم
6-1 جمع بندی و نتیجه ­گیری……………………………………………….…….………126
6-2 پیشنهادات………………………………………………………………………………………..128
منابع.. 130
پیوست………………………………………………………………………………………..137
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                       فهرست شکل­ها  
شکل صفحه
شکل 1-1 سیستم برداشت داده ­های الکترومغناطیسی حوزه فرکانس………………………………….. 4
شکل2-1 چینش­های متفاوت پیچه گیرنده و فرستنده.…………………………………………………… 17
شکل 2-2 سیستم برداشت داده ­های الکترومغناطیسی هوابرد حوزه زمان…………………………….. 19
شکل 2-3 سیستم برداشت داده ­های الکترومغناطیسی هوابرد حوزه فرکانس…………………………. 20
شکل 2-4 شکل شماتیکی که دو بخش از معادله (2-21) را توصیف می­ کند………………………… 25
شکل 2-5 هندسه حاکم بر مساله میدان مغناطیسی ناشی از یک حلقه دایره­ای……………………. 27
شکل 2-6 القای مغناطیسی ناشی از جریان در حلقه اولیه روی حلقه ثانویه…………………………. 28
شکل 2-7 القای متقابل در حلقه فرستنده (TX)، گیرنده (RX) و توده رسانا………………………….. 31
شکل 2-8 رفتار قسمت ­های حقیقی و موهومی تابع پاسخ بر حسب پارامتر پاسخ…………………… 34
شکل 2-9 رفتار موج الکترومغناطیسی با قطبش­های TE (الکتریکی) و TM (مغناطیسی) در عبور از محیط­های لایه­ای……………………………………………………………………………. 35
شكل 3-1 برازش کمترین مربعات یک خط راست…………………………………………………………… 45
شكل 3-2 خط راست برازش شده به جفت های(z,d) که خطا تحت نرم­های  L1، L2 و L……… 46
شكل 3-3 فلوچارت وارون­سازی داده ­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس در الگوریتمی کاملا اتوماتیک.…………………………………………………………………………………………. 65
   شکل 4-1 پارامترهای تاثیرگذار در برداشت­های HEM.……………………………………………………. 75
شکل4-2 (الف) مدل مصنوعی سه لایه با ضخامت­های 20و30 متر و بی­نهایت و مقاومت­ویژه­های 50،20و50 اهم متر. (ب) مدل مصنوعی سه لایه با ضخامت­های 20و30 متر و بی­نهایت و مقاومت­ویژه­های 20،50 و20 اهم متر.……………………………………………. 77
شکل 4-3 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری فریزر و عمق مرکزی متناظر (  ).…………………………………………………………………………………. 79
شکل­ 4-4 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری فریزر و عمق مرکزی متناظر سنگپیل.…………………………………………………………………………….. 79
شکل­ 4-5 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری فریزر و عمق مرکزی متناظر (  ).…………………………………………………………………………….. 80
شکل­ 4-6 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری فریزر و عمق مرکزی متناظر روش تعمیم یافته سیمون.……………………………………………………… 80
شکل­ 4-7 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری ماندری و عمق مرکزی متناظر (  ).…………………………………………………………………………………. 82
شکل­ 4-8 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری ماندری و عمق مرکزی متناظر سنگپیل………………………………………………………………………………. 82
شکل­ 4-9 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری ماندری و عمق مرکزی متناظر (  )………………………………………………………………………………. 83
شکل­ 4-10 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری ماندری و عمق مرکزی متناظر روش تعمیم یافته سیمون.………………………………………………………. 83
شکل­ 4-11 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری سیمون و عمق مرکزی متناظر (  )………………………………………………………………………………….. 85
شکل­ 4-12 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری سیمون و عمق مرکزی متناظر سنگپیل ……………………………………………………………………………… 85
شکل­ 4-13 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری سیمون و عمق مرکزی متناظر (  ).……………………………………………………………………………… 86
شکل­ 4-14 نتایج به­دست آمده از نرم­افزار EM1D با روش مقاومت­ویژه ظاهری سیمون و عمق مرکزی متناظر روش تعمیم یافته سیمون……………………………………………………….. 86
شکل 4-15 نتایج به­دست آمده در محیط نرم­افزار MATLAB با روش مقاومت­ویژه ظاهری ماندری و عمق مرکزی متناظر روش (  ).……………………………………………………………. 88
شکل 4-16 تعیین مدل اولیه بر اساس مقاومت­ویژه متناظر با ضخامت لایه ­ها…………………………. 89
شکل 4-17 فلوچارت تعیین مدل اولیه با بهره گرفتن از ترکیب روش­های سریع نیم فضا.­………………. 91
شکل 5-1 مقطع مقاومت­ویژه حاصل از وارون­سازی به روش اکام (شیرزادی تبار و همکاران، 1390)……………………………………………………………………………………………………. 94
شکل 5-2 شبه­مقطعی دوبعدی از مدل­سازی مقید لایه­ای………………………………………………… 95
شکل 5-3 تعیین مدل اولیه با بهره گرفتن از مدل کیفی مقاومت­ویژه، که در اختیار مفسر قرار می­گیرد…………………………………………………………………………………………………………….. 96
شکل 5-4 مدل مصنوعی که تغییرات مقاومت­ویژه با راهنمای رنگی کنار آن مشخص شده است……………………………………………………………………………………………………….. 97
شکل 5-5 مدل اولیه تعیین شده برای مدل مصنوعی شکل (5-4) قسمت الف……………………… 98
شکل 5-6 نتایج مدل­سازی به روش مارکوارت- لونبرگ و خطای عدم برازش مربوط به هر مدل……………………………………………………………………………………………………….. 101
شکل 5-7 نتایج مدل­سازی به روش وارون­سازی مقید و خطای عدم برازش مربوط به هر مدل.………………………………………………………………………………………………………. 102
شکل 5-8 الف) مدل مصنوعی مورد مطالعه. ب) ناهنجاری مورد استفاده که پاسخ مدل مصنوعی قسمت الف می­باشد. ج) نتیجه وارون­سازی مقید داده ­های مصنوعی و خطای عدم برازش مدل و داده ­ها…………………………………………………………………………………… 104
شکل 5-9 الف) ناهنجاری مربوط به مدل مصنوعی شکل (5-8) قسمت الف، که هموارسازی شده ­اند. ب) نتایج مربوط به وارون­سازی مقید ناهنجاری قسمت الف از شکل (5-9) 105
شکل 5-10 موقعیت استان کردستان و صفحه آلوت در نقشه ایران، موقعیت باریکا در صفحه آلوت……………………………………………………………………………………………………….. 110
شکل 5-11 نقشه زمین­ شناسی منطقه باریکا………………………………………………………………………. 111
شکل 5-12 راهنمای رنگی نقشه زمین­ شناسی نشان داده شده در شکل (5-11).……………………. 112
شکل 5-13 تصاویر مختلف با ارجاع به مختصات عکس­ها در منطقه باریکا بر حسب مختصات طول و عرض جغرافیایی بر حسب درجه ………………………………………………………… 115
شکل 5-14 الف) ناهنجاری مربوط به خط برداشت12870 ب) نتیجه وارون­سازی مقید ناهنجاری قسمت الف……………………………………………………………………………………………….. 116
شکل 5-15 الف) ناهنجاری مربوط به خط برداشت 12910 ب) نتیجه وارون­سازی مقید ناهنجاری قسمت الف…………………………………………………………………………………. 117
شکل 5-16 الف) بزرگنمایی قسمت ب1 از شکل (5-14) ایستگاه­های 1200 تا 1800. ب) بزرگنمایی قسمت ب2 از شکل (5-14) ایستگاه­های 2000 تا 3000. ج) بزرگنمایی قسمت ب3 از شکل (5-14) ایستگاه­های 3000 تا 4200. د) بزرگنمایی قسمت مشخص شده با مستطیل از شکل (5-15) ایستگاه­های 300 تا 1800.…………………. 118
شکل 5-17 وارون­سازی خط برداشت 12870 با نرم­افزار  BGR  ………………………………………… 119
شکل 5-18 وارون­سازی خط برداشت 12910 با نرم­افزار BGR  …………………………………………. 119
شکل 5-19 اطلاعات مورد نیاز برنامه نگاشته شده در محیط نرم­افزار……………………………………. 120
شکل 5-20 الف) نیم فضای همگن داده ­ها ب) مدل اولیه تعیین شده……………………………………. 121
شکل 5-21 الف) منحنی­های داده ­های واقعی و مدل اولیه تولید شده در فرکانس­های متناظر. ب) خطای عدم برازش مربوطه.………………………………………………………………………….. 122
شکل 5-22 نحوه نمایش نتایج مدل­سازی دو پارامتر مقاومت­ویژه و ضخامت لایه ­ها ………………… 122
شکل 5-23 نتایج مدل­سازی مقید. ……………………………………………………………………………….. 123
شکل 5-24 نتایج مدل­سازی مقید بهبود یافته ………………………………………………………………… 123

 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها

جدول صفحه
جدول 4-1 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت الف؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری فریزر بر حسب اهم- متر، متناظر با نتایج مربوط به عمق مرکزی، که از روش­های مختلف به­دست آمده است…………………………………. 78
جدول4-2 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت ب؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری فریزر بر حسب اهم- متر متناظر، با نتایج مربوط به عمق مرکزی، که از روش­های مختلف به­دست آمده است.……………………………………….. 78
جدول4-3 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت الف؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری ماندری بر حسب اهم- متر، متناظر با نتایج مربوط به عمق مرکزی،  که از روش­های مختلف به­دست آمده است .………………………….. 81
جدول 4-4 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت ب؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری ماندری  بر حسب اهم- متر، متناظر با نتایج مربوط به عمق مرکزی،  که از روش­های مختلف به­دست آمده است ………………………………. 81
جدول 4-5 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت الف؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری سیمون بر حسب اهم- متر، متناظر با نتایج مربوط به عمق مرکزی، از روش­های مختلف که از روش­های مختلف به­دست آمده است………………………………………………………………………………………………………. 84
جدول 4-6 نتایج مربوط به مدل مصنوعی شکل (4-2) قسمت ب؛ این نتایج با بهره گرفتن از روش تعیین مقاومت­ویژه ظاهری سیمون  بر حسب اهم- متر، متناظر با نتایج مربوط به عمق مرکزی، که از روش­های مختلف به­دست آمده است .……………………………….. 84

 
 
 
 لینک خرید
https://40y.ir/%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%da%98%d8%a6%d9%88%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9%d8%a8%d9%87%d8%a8%d9%88%d8%af-%d9%85%d8%af%d9%84%c2%ad%d8%b3%d8%a7%d8%b2%db%8c-%d9%85%d8%b9/

مدیر سایت

Next Post

پایان نامه طراحی شهری(معماری) باز شناخت نقش ادراک ذهنی در تعریف ساختار شهر(نمونه موردی، شهر کرمان)

جمعه آگوست 12 , 2016
دانلود متن کامل پایان نامه دانشگاه شاهرود دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک گروه ژئوفیزیک   پایان نامه کارشناسی ارشد     بهبود مدل­سازی معکوس داده­های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس با تعیین مدل­اولیه مناسب و اعمال قید­های عمقی و هموارساز   اکو علیپور   اساتید راهنما دکترعلی نجاتی کلاته دکتر […]